
基于三维编织预制件的细观结构,建立了三维编织压电陶瓷基复合材料位移-电耦合场有限元模型,利用电性场体积平均思想和有限元方法研究了周期分布三维编织压电陶瓷基复合材料的有效电性性能。通过对代表性体积单元施加位移载荷和电载荷边界条件,预测了不同纤维体积分数下三维编织压电陶瓷基复合材料的有效性常数、压电常数和介电常数。计算结果表明,三维编织压电陶瓷基复合材料可显著改善压电陶瓷的整体力学性能,且保持了较好的电学性能。
(1)透光性:PC板透光率可达89%,可与玻璃相媲美。UV涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变,雾化,透光不佳,十年后透光流失仅为6%,PVC流失率则高达15%—20%,玻璃纤维为12%-20%。
(2)抗撞击:撞击强度是普通玻璃的250-300倍,同等厚度亚克力板的30倍,是钢化玻璃的2-20倍,用3kg锤以下两米坠下也无裂痕,有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。
(3)防紫外线:PC板一面镀有抗紫外线(UV)涂层,另一面具有抗冷凝处理,集抗紫外线、隔热防滴露功能于一身。可阻挡紫外线穿过,及适合保护贵重艺术品及展品,使其不受紫外线破坏。
(4)重量轻:比重仅为玻璃的一半,节省运输、搬卸、安装以及支撑框架的成本。
(5)阻燃:家标准GB50222—95确认,PC板为难燃一级,即B1级。PC板自身燃点是580摄氏度,离火后自熄,燃烧时不会产生有气体,不会助长火势的蔓延。
(6)可弯曲性:可依设计图在工地现场采用冷弯方式,安装成拱形,半圆形顶和窗。弯曲半径为采用板厚度的175倍,亦可热弯。
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通过对纤维缠绕机的结构特性和工作原理的概述,发现目前内纤维缠绕机存在的问题和不足,然后根据实际生产需要在建模软件Creo中对气瓶纤维缠绕机自动挂纱机构进行设计与装配。利用MECH/PRO接口将挂纱机构模型导入ADAMS中,并对其进行了挂纱运动仿真,对几种常见型号的气瓶芯模进行模拟挂纱,获得了机构的运动特性。研究结果表明,所设计的纤维缠绕机自动挂纱机构满足多种尺寸的芯模挂纱设计要求,对解决目前内纤维缠绕机存在自动化程度不高的问题有一定的指导意义。
(7)隔音性:PC板隔音效果明显,比同等厚度的玻璃和亚加力板有更佳的音响绝缘性,在厚度相同的条件下,PC板的隔声量比玻璃提高3—4DB。在上是高速公路隔音屏障的材料。
(8)节能性:夏天保凉,冬天保温,PC板有更低于普通玻璃和其它塑料的热导率(K值),隔热效果比同等玻璃高7%-25%,PC板的隔热至49%。从而使热量损失大大降低,用于有暖设备的建筑,属环保材料。
(9)温度适应性:PC板在-100摄氏度时不发生冷脆,在135摄氏度时不软化,在恶劣的环境中其力学,机械性能等均无明显变化。
(10)耐候性: PC板可以在-40℃至120℃范围保持各项物理指标的稳定性。人工气候老化试验4000小时,黄变度为2,透光率降低值仅0.6%。
(11)防结露: 室外温度为0℃,室内温度为23℃,室内相对湿度低于80%时,材料的内表面不结露。
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将耐磨涂层与树脂基复合材料采用RTM工艺一体化成型,并对一体化成型复合材料的耐磨性能进行了测试分析,采用三维白光干涉表面形貌仪测试了磨损试样的表面形貌,采用激光粒度分析仪对所使用的硬质粉体进行了粒度分析,采用电子显微镜观测了耐磨复合材料的内部结构。结果表明,复合材料试样的摩擦系数与磨痕深度情况相一致,即试样的摩擦系数越小,其磨痕深度也越小。一体化成型耐磨复合材料表面涂层的连续相为树脂基体,限制了该种复合材料在高速摩擦条件下的使用。